به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، علیرغم پیشرفت قابل توجهی در درک بیولوژی بازسازی آکسون در CNS، هنوز توانایی ما برای ترویج بازسازی دستگاه کورتیکو نخاعی مهم بالینی (CST) پس از آسیب نخاعی محدود است. گروهی از محققان با استفاده از دقت توالی یابی RNA تک سلولی، برای شناسایی نشانگر زیستی جدیدی که قادر به پیش بینی بازسازی نورون است، استفاده کرد. این مارکر شناسایی شده، پایه و اساس درمان‌های پیشرفته در ترمیم عصب است. تمرکز این مطالعه، دستگاه قشر نخاعی بود، که برای کنترل کننده حرکت محوری است و تاکنون نیز به دلیل پتانسیل کم بازسازی آن شناخته شده است. این بیومارکر جدید که «طبقه‌بندی‌کننده بازسازی» نامیده می‌شود، ممکن است درمان‌های آینده را شکل دهد، اگرچه هنوز تا کاربردهای بالینی راه زیادی باقی مانده است. در همین راستا محققان در این مطالعه با آزمایش خود بر روی موش دریافتند که یک نشانگر زیستی به طور مداوم در نورون‌های سراسر سیستم عصبی و در مراحل مختلف رشد بیان می‌شود. این مطالعه در 16 اکتبر 2023 در مجله Neuron منتشر شد.

قدرت ترمیمی نورون‌ها

نورون‌ها، سلول‌های اصلی که مغز و نخاع ما را تشکیل می‌دهند، از کندترین سلول‌هایی هستند که پس از آسیب بازسازی می‌شوند و بسیاری از نورون‌ها به طور کامل بازسازی نمی‌شوند. در حالی که دانشمندان در درک بازسازی نورون‌ها پیشرفت کرده اند، اما هنوز ناشناخته باقی مانده است که چرا برخی از نورون‌ها بازسازی می شوند و برخی دیگر نه. زیرا پس از آسیب طناب نخاعی، آکسون‌های دستگاه قشر نخاعی (CST) تا حد قابل توجهی خود به خود بازسازی نمی‌شوند. تحقیقات گسترده ای بر روی کنترل درونی و بیرونی بازسازی آکسون نورون پس از آسیب CNS انجام شده است. یکی از اولین و قوی‌ترین مسیرهای درونی نورونی که برای ارتقای بازسازی دستکاری شده است، مسیر PTEN/mTOR است: برای اینکارحذف ژنتیکی  PTENبا استفاده RNA سنجاق سر کوتاه (shRNA) به عنوان تنظیم‌کننده منفی سیگنال‌دهی راپامایسین (mTOR) در پستانداران، باعث ترویج بازسازی CST می‌شود. با این حال، حتی با چنین مداخلات مولکولی، تنها چند درصد از آکسون‌های CST بازسازی می‌شوند و این بازسازی با افزایش سن بیشتر کاهش می‌یابد. بنابراین، درک ناهمگنی احیا کننده می‌تواند کلید باز کردن مکانیسم بازسازی تحت شرایط مختلف پاتوفیزیولوژیکی باشد.

توانایی فناوری توالی‌یابی تک سلولی در شناسایی نشانگرهای زیستی

Binhai Zheng، نویسنده ارشد، دکترا، استاد گروه علوم اعصاب در دانشگاه کالیفرنیا، گفت: «فناوری توالی‌یابی تک سلولی به ما کمک می‌کند تا به بیولوژی نورون‌ها با جزئیات بسیار بیشتر از آنچه که ممکن است نگاه کنیم، و این مطالعه واقعاً این توانایی را نشان می‌دهد. دانشکده پزشکی سن دیگو آنچه ما در اینجا کشف کرده‌ایم می‌تواند آغاز نسل جدیدی از نشانگرهای زیستی پیچیده بر اساس داده‌های تک سلولی باشد محققان بر روی نورون‌های دستگاه قشر نخاعی، بخش مهمی از سیستم عصبی مرکزی که به کنترل حرکت کمک می‌کند، تمرکز کردند. در این مطالعه نیز محققان از توالی یابی RNA تک سلولی برای تجزیه و تحلیل بیان ژن در نورون‌های موش‌های مبتلا به آسیب نخاعی استفاده کردند. آنها این نورون‌ها را تشویق کردند تا با استفاده از تکنیک های مولکولی تثبیت شده بازسازی شوند، اما در نهایت، این تنها برای بخشی از سلول‌ها کارساز بود. این تنظیم آزمایشی به محققان اجازه داد تا داده‌های توالی یابی سلول‌های عصبی در حال بازسازی و غیربازسازنده را با هم مقایسه کنند.

اکثر آسیب‌های مغزی و نخاعی ترمیم ناپذیرند

پس از آسیب، این نورون‌ها از کمترین احتمال برای بازسازی آکسون‌ها برخوردار هستند ( ساختارهای بلند و نازکی که نورون‌ها برای برقراری ارتباط با یکدیگر استفاده می‌کنند). به همین دلیل است که آسیب‌های مغزی و نخاعی بسیار ویرانگر است. دکتر هوگو کیم، نویسنده اول مقاله و دانشجوی فوق دکترا در آزمایشگاه ژنگ.می‌گوید: «اگر در بازو یا پای خود آسیب دیدید، آن اعصاب می‌توانند بازسازی شوند و اغلب امکان بهبود عملکردی کامل وجود دارد، اما این مورد برای سیستم عصبی مرکزی صدق نمی‌کند.»  بهبودی پس از اکثر آسیب‌های مغزی و نخاعی بسیار دشوار است، زیرا این سلول‌ها ظرفیت بازسازی بسیار محدودی دارند. وقتی آنها رفتند، برای همیشه رفته اند."

شیوه مطالعاتی

 محققان دانشکده پزشکی دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو با استفاده از توالی‌یابی RNA تک سلولی، روشی که تعیین می‌کند کدام ژن‌ها در سلول‌های فردی فعال می‌شوند، نشانگر زیستی جدیدی را شناسایی کرده‌اند که می‌تواند برای پیش‌بینی اینکه آیا نورون‌ها پس از آسیب بازسازی می‌شوند یا نه، استفاده می‌شود. علاوه بر این، محققان با تمرکز بر تعداد نسبتاً کمی از سلول‌ها - کمی بیش از 300 - توانستند هر سلول را به دقت بررسی کنند.  ژنگ می‌گوید: «درست مانند تفاوت هر فرد، هر سلول در زیست‌شناسی  ویژگی منحصربه‌فرد خود را دارد. کاوش در تفاوت‌های کوچک بین سلول‌ها می‌تواند چیزهای زیادی در مورد نحوه عملکرد آن سلول‌ها به ما بگوید.» محققان با استفاده از یک الگوریتم کامپیوتری برای تجزیه و تحلیل داده های توالی یابی خود، الگوی منحصر به فردی از بیان ژن را شناسایی کردند که می‌تواند پیش بینی کند که آیا یک نورون منفرد در نهایت پس از آسیب بازسازی می شود یا خیر. این الگو همچنین شامل برخی از ژن‌ها بود که قبلاً هرگز در بازسازی نورون نقش نداشتند. ژنگ اضافه کرد: «این مانند یک اثر انگشت مولکولی برای بازسازی سلول‌های عصبی است. محققان برای تایید یافته‌های خود، این اثر انگشت مولکولی را که آن را طبقه‌بندی‌کننده بازسازی نامیدند، روی ۲۶ مجموعه داده توالی‌یابی RNA تک سلولی منتشر کردند. این مجموعه داده‌ها شامل نورون‌هایی از بخش‌های مختلف سیستم عصبی و در مراحل مختلف رشد بود.

یافته‌های حاصل از مطالعه

در آخر این تیم توانستند مارکر طبقه‌بندی‌کننده بازسازی را با موفقیت پتانسیل بازسازی سلول‌های عصبی منفرد پیش‌بینی کنند و همینطور توانستند روندهای شناخته‌شده تحقیقات قبلی، مانند کاهش شدید در بازسازی نورون‌ها را درست پس از تولد، بازتولید کند. ژنگ می‌گوید: «تأیید نتایج در برابر مجموعه‌ای از داده‌های کسب شده از رده‌های سلولی کاملاً متفاوت به ما می‌گوید که ما موضوعی اساسی در مورد بیولوژی زیربنایی بازسازی عصبی کشف کرده‌ایم.» ولی ما باید برای اصلاح رویکردمان کار بیشتری انجام دهیم، اما فکر می‌کنم با الگویی مواجه شده‌ایم که می‌تواند برای همه نورون‌های در حال بازسازی کارایی داشته باشد.»

چالش‌های این مطالعه

در حالی که نتایج در موش‌ها امیدوارکننده است، محققان هشدار می‌دهند که در حال حاضر، Regeneration Classifier به جای یک آزمایش تشخیصی برای بیماران در کلینیک، ابزاری برای کمک به محققان علوم اعصاب در آزمایشگاه است. ژنگ گفت: «هنوز موانع زیادی برای استفاده از توالی‌یابی تک سلولی در زمینه‌های بالینی وجود دارد، مانند هزینه بالا، مشکل در تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از داده‌ها و مهم‌تر از همه، دسترسی به بافت‌های مورد علاقه». ولی "در حال حاضر، ما علاقه مند به بررسی چگونگی استفاده از مارکر طبقه بندی کننده بازسازی، در زمینه‎های پیش بالینی برای پیش بینی اثربخشی درمان‌های احیا کننده جدید و کمک به نزدیک تر شدن این درمان‌ها به آزمایش‌های بالینی هستیم."

پایان مطلب/.